Évolution minéralogique et isotopique (Pb) du filon sulfuré complexe des Borderies (Massif central français) — Implications métallogéniques

Abstract

The polymetallic vein (Sb, Pb, Zn, Ag, Cu) of Les Borderies (Puy de Dôme, France) results from a succession of four stages of mineralization, each with its own mineralogical, geochemical and isotopic (Pb) characteristics. Both residual aspect and lead isotope composition of berthierite (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=17.76) point out that the first stage (composed only by berthierite) is related to an old metallogenic event. The second stage minerals (arsenopyrite, jamesonite I, andorite, stibnite, zinkenite etc), with their homogeneous lead isotope compositions (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=17.96), depend on a single metallogenic event, characterized by an obvious evolution of geochemical conditions during deposition. This event is dated at 313±5 Ma by the K/Ar method. The lead source has been identified as a “Limousin-type” metamorphic basement, unknown in the district. Both mineralogical studies and lead isotope analyses (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.21) show that the third stage (zinkenite II, fülöppite, semseyite) result from the remobilization of the early vein minerals by a later lead-rich fluid. This fluid, probably of Liasic age, leached lead from all regional rocks including the metamorphic basement and Hercynian granites. The fourth stage extends the third one, according to the paragenesis (plagionite, jamesonite II, zinkenite III) and similar lead isotopes (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.21). This study shows that mineralogical studies combined with lead isotope analysis for specific sulfides allow to determine the genesis of complex ore deposits such as LesBorderies vein.

Résumé

Le filon polymétallique (Sb, Pb, Zn, Ag, Cu) des Borderies (Puy de Dôme, France) résulte de la succession de quatre stades de minéralisations possédant chacun ses propres caractéristiques minéralogiques, géochimiques et isotopiques (Pb). Le premier stade est représenté par la berthiérite dont l'habitus et la composition isotopique du plomb (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb ≃ 17,76) révèle un épisode métallogénique ancien. Malgré une nette évolution géochimique du dépôt, le second stade à mispickel, jamesonite I, andorite, stibine, zinkénite, etc. présente des compositions isotopiques du plomb homogènes (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=17,96), qui démontrent son appartenance à un même épisode métallogénique. Cet épisode est daté à 313±5 Ma par la méthode K/Ar. La source du plomb présent dans ces deux stades est à rechercher dans un socle métamorphique de type Limousin, inconnu à l'affleurement dans le district. Enfin, la nature des minéraux du troisième stade (zinkénite II, fülöppite, semseyite) et les compositions isotopiques du plomb (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18,21) attestent d'une remobilisation des sulfures déjà présents dans le filon sous l'action d'un fluide tardif plombifère. Ce fluide est à rattacher aux distensions liasiques et emprunte le plomb aux roches du district (granite et métamorphites). Le dernier stade (plagionite, jamesonite II, zinkénite III) est un simple prolongement du troisième, comme le démontrent la nature des sulfures et les similitudes isotopiques (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18,21). L'étude de filon illustre la complémentarité des observations minéralogiques et des analyses isotopiques du plomb sur phases minérales bien identifiées. Cette double approche est nécessaire pour appréhender la source des métaux et les conditions de genèse de gîtes polyphasés à paragenèses complexes.